浅谈广州增城某项目地下室底板无梁楼盖设计

浅谈广州增城某项目地下室底板无梁楼盖设计

摘 要:本文结合广州增城某项目地下室底板无梁楼盖的结构设计，介绍了无梁楼盖常用的内力分析方法，论述借助PKPM复杂楼板分析与设计软件SLABCAD，对无梁楼盖的地下室底板作结构分析与设计的一个实例。

关键词:无梁楼盖、SLABCAD、有限元、板带设计 引言

无梁楼盖是由板和柱组成的板柱框架结构体系。与传统的梁板结构相比，无梁楼盖的结构体系简单，传力路径短捷，板底平整。在地下室底板中采用无梁楼盖，可减少砖模施工和土方开挖，方便钢筋绑扎，提高施工速度，缩短基坑暴露的时间，在一定条件下相对于传统的梁板结构具有较高的经济效益，已经被广泛应用于地下室底板的结构设计中。

无梁楼盖计算方法 1.

无梁楼盖的内力分析方法有按弹性理论和按塑性理论两种，按弹性理论计算有薄板法、经验系数法、等代框架法、有限元计算法等，后三种是工程设计中常用的计算方法。

1.1经验系数法是运用弯矩分配系数，算出板的总弯矩再乘以弯矩分配系数得出各控制截面的弯矩值。经验系数法须符合下列条件:?每个方向至少应有三个连续跨;?同一方向上跨度比应不大于1.2，且端跨的跨度不大于邻跨的跨度;?任意区隔内跨度比不大于1.5;?可变荷载不大于永久荷载的3倍;?为保证无梁楼盖本身不承受水平荷载产生的弯矩作用，结构体系中应具有抗侧力支撑或剪力墙。

1.2 等代框架法是将结构分别沿纵横柱列方向划分为具有“框架柱”和“框架梁”的纵横向框架。将无梁楼盖板视为梁，其宽度为:当竖向荷载作用时为板跨中心线间的距离;当水平荷载作用时为板跨中心线距离的一半。等代框架梁的高度即

板的厚度。当不满足经验系数法的条件时，可采用等代框架法。等代框架法的适用范围为任一区格跨度比不大于2。

1.3 有限元法是根据无梁楼盖的柱上板带、跨中板带及柱帽尺寸，将无梁楼盖划分成若干细小单元，用板壳单元有限元程序进行求解。实际工程中常用PKPM复杂楼板分析与设计软件SLABCAD进行计算。相对于经验系数法和等代框架法， SLABCAD能考虑柱帽和洞口对刚度的影响;水平荷载作用下的内力;上下层结构

对楼板的影响;按规范划分板带，并进行板带的裂缝、应力、挠度验算以及柱子、柱帽的冲切验算;进行节点配筋和板带配筋。

2.运用SLABCAD程序进行设计

2.1工程概况:本工程位于广州增城，建筑设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，拟建12栋18层住宅及两层地下车库，采用管桩基础。负二层地下车库长约218.5m，宽约38.5m，地下室底板板面标高16.400m，设防水位为22.500m，板厚500mm，底板板底水头压力P=6.6×10 -0.5×25=53.5KPa。，柱网为8.0m×6.4m和8.0m×5.3m。采用C30混凝土，HRB400级钢筋。

2.2 PM模型录入:在PMCAD建模时输入100×100mm的虚梁，以辅助楼板单元划分，使SLABCAD前处理过程能自动读取楼板的边界信息，因虚梁没有刚度，不参与分析计算，SLABCAD前处理自动将其删除。当需要计算水平荷载作用时，应按等代梁输入，程序分析计算时不考虑其刚度。地下室外墙可按混凝土墙输入，在输入虚梁和墙时，应尽量使板块形状规则，板块的几何边数不宜超过5边。

2.3 复杂楼板有限元分析与设计

参数输入包括单元划分控制长度、楼板类型、采用的单元和计算的荷载工况。对于板、壳等二维单元，单元的几何形态和计算精度是密切相关的，程序中用单元最大边来控制单元大小，取较小的Dmax可得到较高的计算精度，但计算量会增

加。对于砼楼板来说，若Dmax取值过小，会因应力集中导致楼板支点处的负弯矩过大失真，一般可取Dmax,600-1500mm。程序提供了板弯曲单元和壳单元，一般只需分析板的面外弯曲，故可采用板弯曲单元。楼板修改包括板厚、洞口和柱帽的修改。因PMCAD无法输入异形房间的洞口，楼板修改和洞口输入可对楼板板厚和洞口进行补充。柱帽形式有无顶板柱帽、折线顶板柱帽、矩形顶板柱帽1和矩形柱帽2，由于本工程采用管桩基础，地下室底板的柱帽为承台，故按矩形顶板柱帽2进行计算。荷载输入作为对PMCAD的补充，可修改楼板的恒载、活载及人防荷载。程序自动根据板厚计算楼板自重，因此在面均布恒载中不需要考虑楼板自重，在计算地下室底板水反力作用时，如采用倒楼盖方法尚应减去楼板自重。约束输入可对楼板边界的约束条件进行修改，若不修改程序按结构柱、梁、墙和楼板之间的自然约束进行计算。生成数据是对楼板进行单元划分并生成楼板

有限元分析数据，包括计算区域、布筋方向、单元划分、生成数据。计算区域可灵活选择需要分析的楼板;布筋方向在单元划分的单元形状优化过程中，考虑布筋方向的约束条件，尽可能使单元边界平行或垂直于布筋方向，以利于等效荷载的导算，在配筋计算时按平行或垂直于布筋方向计算板钢筋;生成数据完成PMCAD输入的几何信息、荷载信息及上述修改信息的存储，进行楼板单元划分并生成楼板有限元的分析数据。

SLABCAD分析计算模块主要是板的位移、内力分析和配筋计算。参数设置中板顶设计弯矩调整系数可在一定程度上考虑板负弯矩区因形成塑性线产生的内力重分布，板底设计弯矩放大系数可对板正弯矩作适当调整，当调整了负弯矩后需相应调整板底设计弯矩调整系数。结构整体作用与约束的考虑，若仅分析恒活荷载作用，可选择?或?，若考虑水平风或地震力作用，则应选择?。因地下室底板可不考虑水平力作用，故选择?或?。后处理主要以图形方式显示计算结果，方便全面、深入了